JP2018073497A - 面光源装置および表示装置 - Google Patents
面光源装置および表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018073497A JP2018073497A JP2016208456A JP2016208456A JP2018073497A JP 2018073497 A JP2018073497 A JP 2018073497A JP 2016208456 A JP2016208456 A JP 2016208456A JP 2016208456 A JP2016208456 A JP 2016208456A JP 2018073497 A JP2018073497 A JP 2018073497A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- holding substrate
- distribution control
- control element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
【課題】面状の光の均一性が向上する面光源装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明に係る面光源装置は、第1光軸を含み、第1光軸の方向に光を出射する光源と、光源が表面に保持される保持基板と、第2光軸を含み、光源を覆って保持基板の表面側に配置され、光源から出射する光の伝搬方向を変更する配光制御素子と、主面を含み、保持基板と配光制御素子とが主面で規定される面内に配置され、配光制御素子から出射する光を反射する反射部とを備える。そして、光源の第1光軸が、配光制御素子の第2光軸からずれている。【選択図】図2
Description
本発明は、面状の光を発する面光源装置、およびこの面光源装置が表示パネルを照明することで、表示パネルに映像が表示される表示装置に関するものである。
液晶表示装置が備える液晶パネルは、自ら発光しない。そのため、液晶表示装置は、液晶パネルを照明する光源として、液晶パネルの裏面側にバックライト装置すなわち面光源装置を備える。バックライト装置の構成の1つとして、複数の発光ダイオード(Light Emitting Diode:以下、LEDという。)を並べた直下型のバックライト装置がある。近年では、小型で高効率、高出力なLEDが開発されている。そのため、バックライト装置に使用されるLEDの設置個数、または、複数のLEDが列状に配置された光源であるLEDBARの設置個数を減らしても、計算上では従来のバックライト装置と同様の明るさを得ることができる。特許文献1または特許文献2には、シリンドリカルレンズによってLEDから出射する光線を拡げ、面状の照明光に変換するバックライト装置が開示されている。
特許文献1または特許文献2に記載のバックライト装置においては、光がシリンドリカルレンズから空気中へと光が透過する際に、シリンドリカルレンズと空気との境界面にて一部の光が反射する。照明光の均一性向上には、その境界面を透過する直接光と、境界面にて反射する反射光との両方を、照明光として利用する必要がある。しかし、その反射光は、光源から出射する光の発散角、つまり、境界面に対する光線の入射角が大きくなるほど増加する。特に、照射領域の周辺での光量の低下を抑えることは難しい。
また、高効率化に伴いLEDまたはLEDBARの設置個数を減らした場合、光源は面光源装置の中心近くに配置し、上下左右均等に拡散させることが望ましい。しかし、構造上の制約で面光源装置の中心近くに光源が配置できない場合は、配光のバランスが崩れ均一性が悪化する。よって、光源の配置条件に応じて、面光源装置から出射する光の輝度分布の均一化を図る必要がある。
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、光源または配光制御素子の配置の自由度が高く、かつ、面状の光の均一性が向上する面光源装置の提供を目的とする。
本発明に係る面光源装置は、第1光軸を含み、第1光軸の方向に光を出射する光源と、光源が表面に保持される保持基板と、第2光軸を含み、光源を覆って保持基板の表面側に配置され、光源から出射する光の伝搬方向を変更する配光制御素子と、主面を含み、保持基板と配光制御素子とが主面で規定される面内に配置され、配光制御素子から出射する光を反射する反射部とを備える。そして、光源の第1光軸が、配光制御素子の第2光軸からずれている。
本発明によれば、光源または配光制御素子の配置の自由度が高く、かつ、面状の光の均一性が向上する面光源装置の提供が可能である。
本発明に係る面光源装置およびその面光源装置を備える表示装置の実施の形態を図に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、表示装置は液晶表示装置、表示装置が備える表示パネルは液晶パネルを例に説明する。
本実施の形態では、各図に示される表示装置および面光源装置は、xyz直交座標に基づいて図示される。x軸およびy軸を含むx−y平面に対し垂直な方向がz軸方向である。例えば、表示装置が備える表示パネルが矩形を有する場合、その表示パネルの長辺方向をx軸方向とし、短辺方向をy軸方向とする。図1は、本実施の形態における面光源装置200の構成およびその面光源装置200を含む液晶表示装置100の構成を概略的に示す断面図である。図1において、液晶パネル1の長辺方向は紙面に垂直な方向であり、短辺方向は紙面の左右方向である。液晶表示装置100の長辺方向つまり液晶パネル1の長辺方向が水平に、その短辺方向が垂直方向に設置された場合、x軸方向が水平方向であり、y軸方向が垂直方向である。また、その場合、液晶表示装置100の上側がy軸の正方向(+y軸方向)であり、下側がy軸の負方向(−y軸方向)である。また、液晶表示装置100が映像を表示する方向がz軸の正方向(+z軸方向)であり、その反対方向がz軸の負方向(−z軸方向)である。また、+z軸方向を表示面側という。−z軸方向を裏面側という。また、液晶表示装置100の表示面側から見て、右側がx軸の正方向(+x軸方向)であり、左側がx軸の負方向(−x軸方向)である。「表示面側から見て」とは、+z軸方向から−z軸方向を見ることである。なお、本明細書において、正負の符号を付さずに軸方向を記載した場合、正の方向と負の方向との両方を含む。例えば、y軸方向と記載した場合、その記載は+y軸方向と−y軸方向とを含む。
(液晶表示装置)
図1は、本実施の形態における面光源装置200の構成およびその面光源装置200を含む液晶表示装置100の構成を概略的に示す断面図である。液晶表示装置100は、透過型の液晶パネル1および面光源装置200を備える。また、液晶表示装置100は、液晶パネル1と面光源装置200との間に、光学シート2と光学シート3とをさらに備える。また、拡散板4が、面光源装置200の光出射面に配置される。つまり、拡散板4は、面光源装置200の開口部53に設けられる。+z軸方向から−z軸方向にかけて、液晶パネル1、光学シート2、光学シート3、拡散板4、面光源装置200が順に配置される。液晶パネル1は、光学シート2および光学シート3を介して面光源装置200と対向する裏面1bを有する。また、液晶パネル1は、裏面1bの反対側に表示面1aを有する。裏面1bは、液晶パネル1の−z軸方向の面であり、表示面1aは、その+z軸方向の面である。表示面1aは、平面状の矩形形状を有する。つまり、表示面1aはx−y平面に平行な方向に広がる平面を有する。また、その平面を構成するx軸方向の長辺とy軸方向の短辺とは直交する。なお、上記の表示面1aの形状は一例であり、他の形状であってもよい。また、液晶パネル1は液晶層(図示せず)を含み、その液晶層はx−y平面に平行な方向に広がる面状の構造を有する。
図1は、本実施の形態における面光源装置200の構成およびその面光源装置200を含む液晶表示装置100の構成を概略的に示す断面図である。液晶表示装置100は、透過型の液晶パネル1および面光源装置200を備える。また、液晶表示装置100は、液晶パネル1と面光源装置200との間に、光学シート2と光学シート3とをさらに備える。また、拡散板4が、面光源装置200の光出射面に配置される。つまり、拡散板4は、面光源装置200の開口部53に設けられる。+z軸方向から−z軸方向にかけて、液晶パネル1、光学シート2、光学シート3、拡散板4、面光源装置200が順に配置される。液晶パネル1は、光学シート2および光学シート3を介して面光源装置200と対向する裏面1bを有する。また、液晶パネル1は、裏面1bの反対側に表示面1aを有する。裏面1bは、液晶パネル1の−z軸方向の面であり、表示面1aは、その+z軸方向の面である。表示面1aは、平面状の矩形形状を有する。つまり、表示面1aはx−y平面に平行な方向に広がる平面を有する。また、その平面を構成するx軸方向の長辺とy軸方向の短辺とは直交する。なお、上記の表示面1aの形状は一例であり、他の形状であってもよい。また、液晶パネル1は液晶層(図示せず)を含み、その液晶層はx−y平面に平行な方向に広がる面状の構造を有する。
面光源装置200は、拡散板4から面状の光を出射し、光学シート3および光学シート2を通して、液晶パネル1の裏面1bを照明する。光学シート3は、拡散板4から放射された光の進行方向を、液晶パネル1の表示面1aに対し、法線方向に向ける機能を有する。光学シート2は、細かな照明光のむらなどを低減し光学的な悪影響を抑制する。液晶パネル1は、裏面1bから入射した照明光を画像光に変換する。「画像光」とは画像情報を有する光のことである。
(面光源装置)
面光源装置200は、配光制御素子6、光源7、保持基板8および反射部5を備える。反射部5は、配光制御素子6と光源7とを収容可能に容器形状に形成される。その反射部5は、底面として主面51、側面52および開口部53を含む。また、面光源装置200は筐体10をさらに備える。筐体10は反射部5および保持基板8を保持して収納する部材である。反射部5は筐体10の内壁に沿って配置される。筐体10は、反射部5の形状を反映して、上部つまり液晶パネル1が配置される方向に開口を含む容器形状を有する。筐体10を構成する材料は、例えば、樹脂または金属板である。
面光源装置200は、配光制御素子6、光源7、保持基板8および反射部5を備える。反射部5は、配光制御素子6と光源7とを収容可能に容器形状に形成される。その反射部5は、底面として主面51、側面52および開口部53を含む。また、面光源装置200は筐体10をさらに備える。筐体10は反射部5および保持基板8を保持して収納する部材である。反射部5は筐体10の内壁に沿って配置される。筐体10は、反射部5の形状を反映して、上部つまり液晶パネル1が配置される方向に開口を含む容器形状を有する。筐体10を構成する材料は、例えば、樹脂または金属板である。
図2は、面光源装置200の光源7の周辺を拡大した断面図である。光源7は、保持基板8の表面81に配置される。配光制御素子6は、光源7を覆って保持基板8の表面81側に配置される。
(保持基板)
本実施の形態では、保持基板8は、液晶パネル1の長手方向つまりx軸方向に長い。保持基板8は、平面視において、矩形状の板形状を有する。また、保持基板8は表面81を有し、本実施の形態において、その表面81は例えば実装面である。また、保持基板8は、後述する光源7が表面81に実装される実装基板である。保持基板8の表面81は、例えば、白色のレジスト層あるいはレジスト層の上に白色のシルク層を含み、反射面の機能を有する。光源7と配光制御素子6とが配置された保持基板8は、筐体10の底面10aに保持される。筐体10の底面10aに保持される保持基板8の面は、表面81とは反対側の設置面82である。その保持基板8の設置面82とは保持基板8の−z軸方向の面である。保持基板8の設置面82は、光源7にて発生した熱を、保持基板8の表面81を介して筐体10に伝えて放熱する。また、面光源装置200は、例えば、保持基板8と筐体10との間に放熱シートを設けて、その放熱効果を高めても良い。
本実施の形態では、保持基板8は、液晶パネル1の長手方向つまりx軸方向に長い。保持基板8は、平面視において、矩形状の板形状を有する。また、保持基板8は表面81を有し、本実施の形態において、その表面81は例えば実装面である。また、保持基板8は、後述する光源7が表面81に実装される実装基板である。保持基板8の表面81は、例えば、白色のレジスト層あるいはレジスト層の上に白色のシルク層を含み、反射面の機能を有する。光源7と配光制御素子6とが配置された保持基板8は、筐体10の底面10aに保持される。筐体10の底面10aに保持される保持基板8の面は、表面81とは反対側の設置面82である。その保持基板8の設置面82とは保持基板8の−z軸方向の面である。保持基板8の設置面82は、光源7にて発生した熱を、保持基板8の表面81を介して筐体10に伝えて放熱する。また、面光源装置200は、例えば、保持基板8と筐体10との間に放熱シートを設けて、その放熱効果を高めても良い。
(光源)
光源7は、保持基板8の表面81に配置される。また、光源7は、図2に示すように、第1光軸C1を含む。第1光軸C1はz軸に平行である。光源7は、第1光軸C1の方向に光を出射する。なお、光源7の第1光軸C1とは、例えば、光源7の発光面の法線ベクトルに対し平行、かつ、発光領域の中心を通過する軸である。または例えば、光源7の第1光軸C1とは、光源7の配光曲線において配光角0度の方向に一致する。本実施の形態において、光源7は、第1光軸C1に対して対称に光を出射する。
光源7は、保持基板8の表面81に配置される。また、光源7は、図2に示すように、第1光軸C1を含む。第1光軸C1はz軸に平行である。光源7は、第1光軸C1の方向に光を出射する。なお、光源7の第1光軸C1とは、例えば、光源7の発光面の法線ベクトルに対し平行、かつ、発光領域の中心を通過する軸である。または例えば、光源7の第1光軸C1とは、光源7の配光曲線において配光角0度の方向に一致する。本実施の形態において、光源7は、第1光軸C1に対して対称に光を出射する。
また、面光源装置200は、複数の光源7を備える。図3は、保持基板8の表面81に配置された複数の光源7を示す平面図である。なお、図3は、保持基板8の表面81側に配置される配光制御素子6の図示を省略している。本実施の形態では、複数の光源7が保持基板8の表面81に、離散的につまり所定の間隔を有して配置される。それら光源7は、保持基板8の表面81に直線上に配置され、その配列方向は、保持基板8の長手の方向であり液晶パネル1の長手方向でもあるx軸方向である。また、各光源7は、保持基板8の長手の方向に平行な直線に対し片側に偏って配置される。本実施の形態において、保持基板8の長手の方向に平行な直線は、保持基板8の表面81の面内中心を通り長手の方向に平行な中心軸Aである。なお、中心軸Aは一例であり、保持基板8の長手の方向に平行な基準となる基準線であればよい。すなわち、光源7は、保持基板8の表面81において、−y軸方向に偏って配置される。すなわち、各光源7は、自己が有する各第1光軸C1が中心軸Aからずれるよう配置される。なお、図1および図2の断面図においては、中心軸Aは、各構成部品との位置関係を明確にするため、x−z平面内に延長して図示している。また、以降の断面図においても中心軸Aは同様にx−z平面内に延長して図示している。
また、図2に示すように、光源7の−z軸方向の面である裏面72は保持基板8の表面81に接している。それにより、光源7は保持基板8に保持される。また、光源7は保持基板8に導通可能に接続され、光源7はその裏面72を介して給電される。また、本実施の形態では、光源7が有する裏面72とは異なる他の面は発光面である。例えば、光源7の裏面72と対向する表面71は発光面である。または、例えば、光源7が直方体形状である場合には、光源7の裏面72とは異なる5面が発光面である。
光源7は、例えば、固体光源である。その固体光源とは、例えば、発光ダイオード(以下、LED素子という)である。または、例えば、光源7は、有機エレクトロルミネッセンス光源又は平面上に塗布された蛍光体に励起光を照射して発光する光源等を含む。なお、本実施の形態では、光源7はLED素子である。
(配光制御素子)
配光制御素子6は、保持基板8の表面81側に光源7を覆うように配置される。つまり、配光制御素子6は、光源7の+z軸方向に、光源7を囲うように配置される。本実施の形態において、配光制御素子6は、複数の光源7が配列される方向すなわちx軸方向に沿って棒状の形状を有する光学素子である。例えば、配光制御素子6は、シリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズは、円筒形の屈折面を有するレンズである。シリンドリカルレンズは、第1の方向に曲率を有し、その第1の方向に垂直な第2の方向に曲率を有さない。シリンドリカルレンズから出射する光は、一方向に集光または発散する。例えば凸型のシリンドリカルレンズに平行に光が入射すると、その光は線状に集光する。この集光された線を焦線という。本実施の形態では、第1の方向は、光源7が配列される方向とは直交する方向、つまりy軸方向である。第2の方向は、光源7が配列される方向に平行な方向、つまりx軸方向である。
配光制御素子6は、保持基板8の表面81側に光源7を覆うように配置される。つまり、配光制御素子6は、光源7の+z軸方向に、光源7を囲うように配置される。本実施の形態において、配光制御素子6は、複数の光源7が配列される方向すなわちx軸方向に沿って棒状の形状を有する光学素子である。例えば、配光制御素子6は、シリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズは、円筒形の屈折面を有するレンズである。シリンドリカルレンズは、第1の方向に曲率を有し、その第1の方向に垂直な第2の方向に曲率を有さない。シリンドリカルレンズから出射する光は、一方向に集光または発散する。例えば凸型のシリンドリカルレンズに平行に光が入射すると、その光は線状に集光する。この集光された線を焦線という。本実施の形態では、第1の方向は、光源7が配列される方向とは直交する方向、つまりy軸方向である。第2の方向は、光源7が配列される方向に平行な方向、つまりx軸方向である。
図2に示すように、配光制御素子6は、光源7から出射する光が入射する光入射面61を備える。本実施の形態では、光入射面61は、光源7の配列方向に延在する。その光入射面61は、光源7を覆う凹状の曲面または平面で形成される。その凹状の曲面は、例えば非球面またはシリンドリカル面である。また、配光制御素子6は、光入射面61から入射した光が配光制御素子6の外部へ出射する光出射面62を備える。光出射面62は、光入射面61に対して光源7とは反対側に位置する。すなわち、光出射面62は、配光制御素子6の+z軸方向の面である。光出射面62は、凸状のシリンドリカル面を含み、そのシリンドリカル面は光源7の配列方向とは直交する面において、つまりy−z平面おいて凸状の曲率を有する。
配光制御素子6は第2光軸C2を含み、その第2光軸C2はz軸に平行である。光軸とは、特にここではレンズや球面鏡など受動的に作用する光学素子の光軸とは、それら光学素子が有する焦点と、光学素子の中心とを通る直線のことである。上述したように、配光制御素子6は光出射面62がx軸方向に延在するシリンドリカル面を有する。よって、配光制御素子6の第2光軸C2は面状である。その第2光軸C2は、光源7が配列される方向に対し垂直な平面、つまりy−z平面における光出射面62の形状によって定められる光軸を含み、その光軸がx軸方向に延在して面状の第2光軸C2をなす。また、配光制御素子6は、第2光軸C2が保持基板8の中心軸Aを通過する様に、すなわち平面視において、第2光軸C2が保持基板8の中心軸Aに一致するように配置される。
また、本実施の形態の配光制御素子6は棒状の形状を有する。よって、面光源装置200は、列状に並べられた複数の光源7の個数よりも少ない数の配光制御素子6を備えることができる。例えば、本実施の形態において、面光源装置200は複数の光源7を備えるが、配光制御素子6の設置個数は1個である。このように、配光制御素子6が棒状の形状を有する場合、面光源装置200は配光制御素子6の設置個数を減らすことができる。また、その装着工程は、1列に並べられた複数の光源7に対して、1つの配光制御素子6を固定するだけでよく、接着等の固定作業が容易である。
また、棒状の配光制御素子6は、押出成形によって製造することができる。押出成形による製造方法は、配光制御素子6の長さを自由に変えることができる。例えば、液晶表示装置100の大きさが異なる場合でも、同じ金型を用いて、長さだけを変更した配光制御素子6を製造することが可能である。また、同様に、光源7の設置個数が増減したとしても、配光制御素子6を作製するための金型の変更が不要である。例えば、輝度を向上させるために光源7の設置個数が増加しても、それら複数の光源7を同じ配光制御素子6で覆うことが可能である。つまり、面光源装置200は、光源7の設置個数を変えるだけで、輝度の調整が可能である。押出成形によって製造される配光制御素子6は、最適な光源7の個数と配置とを有する面光源装置200の作製を可能とする。このように、押出成形により製造される配光制御素子6は、面光源装置200の仕様の変更に対する汎用性が高い。
本実施の形態の配光制御素子6は透明材料で形成されており、例えば、その透明材料はアクリル樹脂(PMMA)等である。
配光制御素子6は、光源7から出射する光の伝搬方向を所定の方向に拡げ、配光を変更する機能を有する。本実施の形態では、その所定の方向とは、配光制御素子6のシリンドリカル面が光を拡げる方向であり、後述する反射部5の主面51に対し平行かつ配光制御素子6の長手の方向に対して直交する方向である。なお、本実施の形態においては、反射部5の主面51は保持基板8の表面81に平行である。よって所定の方向とは、保持基板8の表面81に対し平行かつ配光制御素子6の長手の方向に対して直交する方向である。つまり、その方向はy軸方向である。
なお、「配光」とは、空間に対する光源の光度分布をいう。つまり、光源から出射する光の空間的分布である。また、「光度」とは、発光体の放つ光の強さの程度を示すもので、ある方向の微小な立体角内を通る光束を、その微小立体角で割ったものである。つまり、光度とは、光源からどのくらい強度を有する光が出射しているかを表す物理量である。配光制御素子6は、上記の構成を備えることにより、光源7から出射する光をy−z平面上において集光するまたは発散させる。
(光源と配光制御素子との位置関係)
図2に示すように、前述した光源7は、配光制御素子6の光入射面61により形成された凹部に配置される。凹部とは、光入射面61と保持基板8の表面81とによって囲まれた空間のことである。すなわち凹部とは、光入射面61の−z軸方向に位置する空間のことである。また、光源7は、光出射面62のシリンドリカル面で規定される円筒の軸方向に並べて配置される。「円筒の軸」とは、配光制御素子6の第2光軸C2とは異なる軸であり、x軸に平行な軸である。
図2に示すように、前述した光源7は、配光制御素子6の光入射面61により形成された凹部に配置される。凹部とは、光入射面61と保持基板8の表面81とによって囲まれた空間のことである。すなわち凹部とは、光入射面61の−z軸方向に位置する空間のことである。また、光源7は、光出射面62のシリンドリカル面で規定される円筒の軸方向に並べて配置される。「円筒の軸」とは、配光制御素子6の第2光軸C2とは異なる軸であり、x軸に平行な軸である。
上述したように、本実施の形態において、光源7は保持基板8の中心軸Aに対し、片側に偏って配置される。すなわち光源7は、その第1光軸C1が中心軸Aからずれて配置される。一方で、配光制御素子6は、その第2光軸C2と保持基板8の中心軸Aとが一致するよう配置される。よって、光源7の第1光軸C1は配光制御素子6の第2光軸C2からずれている。つまり、光源7の第1光軸C1は、配光制御素子6の第2光軸C2に一致しない。
(反射部)
図1に示すように、面光源装置200は反射部5を備える。反射部5は、保持基板8に保持された光源7と配光制御素子6とを収容可能な容器形状を有する。図4は、面光源装置200が備える反射部5の平面図である。なお図4は拡散板4の図示を省略している。反射部5は、図4に示すように、主面51及びその主面51に接続する4つの側面52(側面52a、52b、52c、52d)を含む。反射部5の主面51とは、反射部5の底面である。このように反射部5は5つの面を備える。図1に示すように、反射部5の側面52はその主面51と対向する開口部53の外周を囲う。本実施の形態において、反射部5の主面51は図1に示す拡散板4の矩形形状よりも小さい矩形形状を有する。また、反射部5の主面51は拡散板4に平行つまり面光源装置200の光出射面に平行に配置される。さらに、反射部5の側面52は、その主面51の外周と拡散板4の外周とを接続する。つまり、4つの側面52は反射部5の主面51の外周から拡散板4の外周に向けて傾斜している。このように、反射部5及び拡散板4は、中空の容器形状を構成する。
図1に示すように、面光源装置200は反射部5を備える。反射部5は、保持基板8に保持された光源7と配光制御素子6とを収容可能な容器形状を有する。図4は、面光源装置200が備える反射部5の平面図である。なお図4は拡散板4の図示を省略している。反射部5は、図4に示すように、主面51及びその主面51に接続する4つの側面52(側面52a、52b、52c、52d)を含む。反射部5の主面51とは、反射部5の底面である。このように反射部5は5つの面を備える。図1に示すように、反射部5の側面52はその主面51と対向する開口部53の外周を囲う。本実施の形態において、反射部5の主面51は図1に示す拡散板4の矩形形状よりも小さい矩形形状を有する。また、反射部5の主面51は拡散板4に平行つまり面光源装置200の光出射面に平行に配置される。さらに、反射部5の側面52は、その主面51の外周と拡散板4の外周とを接続する。つまり、4つの側面52は反射部5の主面51の外周から拡散板4の外周に向けて傾斜している。このように、反射部5及び拡散板4は、中空の容器形状を構成する。
以下に反射部5の形状をxyz座標軸により説明する。図4に示す4つの側面52のうち、反射部5の主面51のx軸方向と平行な辺に接続された2つの側面52aおよび側面52bは、+z軸方向に向けて互いの間隔が広がるように傾斜している。つまり、+y軸方向の側面52aは、y−z平面に対して、−x軸方向から見て、主面51との接続部分を中心に、反時計回りの方向に傾斜している。また、−y軸方向の側面52bは、y−z平面に対して、−x軸方向から見て、反射部5の主面51との接続部分を中心に、時計回りの方向に傾斜している。また、4つの側面52のうち、反射部5の主面51のy方向と平行な辺に接続された2つの側面52cおよび側面52dも、+z軸方向に向けて互いの間隔が広がるように傾斜している。つまり、−x軸方向の側面52cは、z−x平面に対して、−y軸方向から見て、反射部5の主面51との接続部分を中心に、反時計回りの方向に傾斜している。また、+x軸方向の側面52dは、z−x平面に対して、−y軸方向から見て、反射部5の主面51との接続部分を中心に、時計回りの方向に傾斜している。反射部5の反射部5の主面51に対向する+z軸方向には、開口部53が形成されている。
また、本実施の形態の反射部5の主面51は、保持基板8が配置される位置に対応して開口を有する。図2に示すように、その開口を形成する輪郭部55は、保持基板8の両側に位置し、かつ、配光制御素子6と筐体10との間に配置される。つまり、輪郭部55は、平面視においては、保持基板8の外周を囲むように、また、断面視においては、配光制御素子6と筐体10との間の空隙に配置される。
図1および図2に示すように反射部5は、その内側に反射面54を有する。反射部5は光を反射する部材であり、その反射面54は、例えば、シート状の部材である反射シートである。反射部5の反射面54は、例えば、拡散反射面であってもよい。反射部5は、例えば、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂を基材とした光反射シート又は基板の表面に金属を蒸着させた光反射シート等である。
(保持基板の配置)
図1または図4に示すように、反射部5の主面51で規定される面内には、光源7と配光制御素子6とを含む保持基板8が配置される。ここで、反射部5の主面51で規定される面内の中心を通りx−z平面に平行な反射部5の中心面Bを定義する。なお、反射部5の中心面Bは、面光源装置200の光出射面の中心を通る。本実施の形態においては、図4に示すように、保持基板8の中心軸Aが、反射部5の中心面Bから+y軸方向にずれている。つまり、保持基板8は、保持基板8の中心が反射部5の主面51で規定される面内の中心から外れるよう配置される。また、上述したように、配光制御素子6の第2光軸C2は、保持基板8の中心軸Aを含む。よって、配光制御素子6の第2光軸C2は、反射部5の主面51で規定される面内の中心から外れている。
図1または図4に示すように、反射部5の主面51で規定される面内には、光源7と配光制御素子6とを含む保持基板8が配置される。ここで、反射部5の主面51で規定される面内の中心を通りx−z平面に平行な反射部5の中心面Bを定義する。なお、反射部5の中心面Bは、面光源装置200の光出射面の中心を通る。本実施の形態においては、図4に示すように、保持基板8の中心軸Aが、反射部5の中心面Bから+y軸方向にずれている。つまり、保持基板8は、保持基板8の中心が反射部5の主面51で規定される面内の中心から外れるよう配置される。また、上述したように、配光制御素子6の第2光軸C2は、保持基板8の中心軸Aを含む。よって、配光制御素子6の第2光軸C2は、反射部5の主面51で規定される面内の中心から外れている。
(拡散板)
図1に示すように、拡散板4は、反射部5の主面51に対面し、かつ、配光制御素子6を覆って配置される。本実施の形態では、拡散板4は、開口部53を覆うように配置される。拡散板4は、面光源装置200の光出射面に配置される。つまり、拡散板4は、反射部5に対し+z軸方向に配置される。拡散板4は、例えば、薄板形状を有する。または、例えば、拡散板4はシート状である。または、拡散板4は透明基板とその透明基板上に形成された拡散膜とを含む構成であっても良い。
図1に示すように、拡散板4は、反射部5の主面51に対面し、かつ、配光制御素子6を覆って配置される。本実施の形態では、拡散板4は、開口部53を覆うように配置される。拡散板4は、面光源装置200の光出射面に配置される。つまり、拡散板4は、反射部5に対し+z軸方向に配置される。拡散板4は、例えば、薄板形状を有する。または、例えば、拡散板4はシート状である。または、拡散板4は透明基板とその透明基板上に形成された拡散膜とを含む構成であっても良い。
拡散板4は、光を拡散する。「拡散」とは、拡がり散ることである。つまり、光が散乱することである。なお、以下の説明において、例えば、「光線は拡散板4に到達する」などの説明をしている。上述したように、拡散板4は反射部5の開口部53に配置されている。よって、「光線は拡散板4に到達する」という記載は、「光線は開口部53に到達する」に言い換えることができる。また、開口部53または拡散板4は、面光源装置200の光出射面として機能している。このため、「光線は拡散板4に到達する」という記載は、「光線は面光源装置200の光出射面に到達する」に言い換えることができる。
(配光に関する前提技術)
本実施の形態における面光源装置200の作用および効果を説明する前に、本発明の前提技術を説明する。図5は本前提技術に係る面光源装置300の光源7の周辺の断面図である。本前提技術に示す面光源装置300においては、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2とが一致するよう光源7と配光制御素子6とが保持基板8に配置され、かつ、その保持基板8が反射部5の主面51で規定される面内の中心に配置される。つまり、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2と保持基板8の中心軸Aとが平面視において一致する。なお、図5は光線73aの図示を含む。光線73aは、光源7から+z軸方向のベクトルを含んで出射し、y−z平面のみに拡がる光線である。また、光線73aは、第1光軸C1に対して狭い角度で光源7から出射する光線である。光源7から出射した光線73aは、光入射面61にて屈折し、配光制御素子6の内部へ入射する。スネルの法則により、屈折率の小さな媒質から屈折率の大きな媒質に入射する際、光線の屈折角は入射角よりも小さくなる。また、屈折率の大きな媒質から屈折率の小さな媒質に入射する際、光線の屈折角は入射角よりも大きくなる。配光制御素子6がアクリル樹脂製である場合、図5に示すように、光線73aは、光入射面61にて−y軸方向に屈折する。光線73aは配光制御素子6の内部を進行し、光出射面62に達する。光線73aは、凸面形状を有する光出射面62によって、第1光軸C1に対する角度がさらに大きくなる方向、つまり−y軸方向に屈折する。図6は、面光源装置300の光源7の周辺の側面を示す図であり、−y軸方向からz−x平面を観察した図である。図6は光線73bの図示を含む。光線73bは、光源7から出射し、y−z平面上のみに拡がる光線のうち、第1光軸C1に対する角度が光線73aよりも広い光線である。y−z平面上のみに拡がる光線とは、図6において上下方向のみに拡がる光線を意味する。図5に示すように、配光制御素子6は、光源7から出射する光を発散させる。そして、配光制御素子6から出射した光線73aまたは光線73bは、拡散板4(図1参照)へ到達する。各光線の図示は省略するが、図1に示す拡散板4に到達した光線の一部は反射して、反射部5の容器状の空間内を進行する。その光線は、反射部5の主面51又は側面52で反射されて、再び拡散板4に到達する。到達した光は拡散板4を透過しながら拡散される。そして、拡散板4を透過した光は、均一性を有する面状の照明光となる。この照明光は、光学シート3及び光学シート2を介して、液晶パネル1の裏面1bに照射される。
本実施の形態における面光源装置200の作用および効果を説明する前に、本発明の前提技術を説明する。図5は本前提技術に係る面光源装置300の光源7の周辺の断面図である。本前提技術に示す面光源装置300においては、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2とが一致するよう光源7と配光制御素子6とが保持基板8に配置され、かつ、その保持基板8が反射部5の主面51で規定される面内の中心に配置される。つまり、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2と保持基板8の中心軸Aとが平面視において一致する。なお、図5は光線73aの図示を含む。光線73aは、光源7から+z軸方向のベクトルを含んで出射し、y−z平面のみに拡がる光線である。また、光線73aは、第1光軸C1に対して狭い角度で光源7から出射する光線である。光源7から出射した光線73aは、光入射面61にて屈折し、配光制御素子6の内部へ入射する。スネルの法則により、屈折率の小さな媒質から屈折率の大きな媒質に入射する際、光線の屈折角は入射角よりも小さくなる。また、屈折率の大きな媒質から屈折率の小さな媒質に入射する際、光線の屈折角は入射角よりも大きくなる。配光制御素子6がアクリル樹脂製である場合、図5に示すように、光線73aは、光入射面61にて−y軸方向に屈折する。光線73aは配光制御素子6の内部を進行し、光出射面62に達する。光線73aは、凸面形状を有する光出射面62によって、第1光軸C1に対する角度がさらに大きくなる方向、つまり−y軸方向に屈折する。図6は、面光源装置300の光源7の周辺の側面を示す図であり、−y軸方向からz−x平面を観察した図である。図6は光線73bの図示を含む。光線73bは、光源7から出射し、y−z平面上のみに拡がる光線のうち、第1光軸C1に対する角度が光線73aよりも広い光線である。y−z平面上のみに拡がる光線とは、図6において上下方向のみに拡がる光線を意味する。図5に示すように、配光制御素子6は、光源7から出射する光を発散させる。そして、配光制御素子6から出射した光線73aまたは光線73bは、拡散板4(図1参照)へ到達する。各光線の図示は省略するが、図1に示す拡散板4に到達した光線の一部は反射して、反射部5の容器状の空間内を進行する。その光線は、反射部5の主面51又は側面52で反射されて、再び拡散板4に到達する。到達した光は拡散板4を透過しながら拡散される。そして、拡散板4を透過した光は、均一性を有する面状の照明光となる。この照明光は、光学シート3及び光学シート2を介して、液晶パネル1の裏面1bに照射される。
図7は、面光源装置300の光源7の周辺を示す断面図であり、光源7から出射する光線73cの図示を含む。光線73cは、図5に示した光線73aとは異なり、x軸方向に拡がる角度成分、つまりx軸方向のベクトル成分も有する。また、図8は、面光源装置300の光源7の周辺を示す平面図であり、+z軸方向からx−y平面を観察した図である。図8は、光源7から出射する光線73eの図示を含む。光線73eも、x軸方向のベクトル成分を有する。図9は、面光源装置300の光源7の周辺を示す側面図であり、−y軸方向からz−x平面を観察した図である。図9は、光源7から出射する光線73fの図示を含む。光線73fも、x軸方向のベクトル成分を有する。なお、x軸方向に拡がる角度成分を有する光線とは、図8または図9において、斜め方向あるいはx軸と平行に拡がる光線を意味する。
光線73c、光線73eおよび光線73fは、図5に示したy−z平面上のみを伝搬する光線73aよりも光出射面62に対する入射角が大きい。これは、光出射面62に対する入射角にx軸方向のベクトルの成分が合成されるためである。そのためx軸方向のベクトルの成分が大きな光線は光出射面62で全反射条件を満たしやすい。
図7に示す光線73dは、光源7から出射した光線73cのうち光出射面62に対する入射角度が大きく、全反射された光線を示す。同様に、図9に示す光線73gは、光源7から出射した光線73fのうち光出射面62に対する入射角度が大きく、全反射された光線を示す。光出射面62にて反射された光線73dおよび光線73gは、−z軸方向へ進み、配光制御素子6の裏面63あるいは側面の一部にて屈折して反射部5の主面51に達する。反射部5の主面51に到達した光線73dは、一部の光線は再度、配光制御素子6の内部へ入射し、その他の光線は、拡散板4へ到達する。図示は省略するが、配光制御素子6の内部へ入射した光線は、光出射面62で屈折して出射し、拡散板4へ到達する。また、図示は省略するが、光線73dや光線73gとは別に、光源7から出射し、光出射面62で全反射され、保持基板8の表面81へ達する光線も存在する。その光線は、表面81で反射され、再度、配光制御素子6の内部へ入射する。そして、その光線は、配光制御素子6の光出射面62にて屈折し、拡散板4に到達する。
以上に述べた光源7から出射し拡散板4に到達する光線は、2つの成分、つまり直接光成分と反射光成分とに分けることができる。直接光成分とは、光源7から出射した光線のうち、配光制御素子6で屈折した後、直接、拡散板4に到達する光線である。反射光成分とは、配光制御素子6の内部で全反射した後、反射部5で拡散反射してから、拡散板4に到達する光線である。反射光成分は、反射部5による拡散反射の影響を含むため、配光制御素子6によってその空間的な輝度分布を制御することが難しい。面光源装置200は、光源7から出射する光を効率良く利用するためには、反射光成分を含めて配光を制御する必要がある。また、面光源装置200は、その光出射面で均一な輝度分布を有する照明光を得るためには、直接光成分および反射光成分のバランスを配光制御素子6で制御することが好ましい。例えば、配光制御素子6が反射光成分の分布に合わせて直接光成分の分布をあえて不均一にする等の制御が必要となる。
(反射部の作用)
上記の前提技術の面光源装置300が含む保持基板8は、反射部5の主面51で規定される面内の中心に配置された。そのような面光源装置300において、面状の光の均一性を向上させるためには、光源7から出射する光線を配光制御素子6が均等に配光することが望ましい。しかし、本実施の形態の面光源装置200の様に、保持基板8が、反射部5の主面51で規定される面内の中心から外れて配置される場合、その面光源装置には、その配置に応じた不均一な配光を形成することが要求される。
上記の前提技術の面光源装置300が含む保持基板8は、反射部5の主面51で規定される面内の中心に配置された。そのような面光源装置300において、面状の光の均一性を向上させるためには、光源7から出射する光線を配光制御素子6が均等に配光することが望ましい。しかし、本実施の形態の面光源装置200の様に、保持基板8が、反射部5の主面51で規定される面内の中心から外れて配置される場合、その面光源装置には、その配置に応じた不均一な配光を形成することが要求される。
本実施の形態における面光源装置200が備える配光制御素子6と光源7とが配置された保持基板8は、図4に示すように、反射部5の主面51で規定される面内において+y軸方向に偏って配置される。また、図2に示すように、配光制御素子6の第2光軸C2は、光源7の第1光軸C1に一致していない。
図10は、本実施の形態における面光源装置200の光源7から出射する光線を示す図である。光線73hは、光源7から+z軸方向のベクトル成分を含んで出射する光線である。また、光線73hは、光源7から−y軸方向のベクトル成分を有して出射する光線および+y軸方向のベクトル成分を有して出射する光線を含む。−y軸方向のベクトルを含む光線は、配光制御素子6によって、第1光軸C1に対する角度がさらに大きくなる方向、つまり−y軸方向に屈折する。+y軸方向のベクトル成分を有して出射する光線のうち、光線73hに図示した光線は、配光制御素子6の光入射面61および光出射面62による屈折によって、配光制御素子6から出射した後、−y軸方向のベクトルを含む光線となる。つまり、配光制御素子6の第2光軸C2に対し、光源7の第1光軸C1がずれた方向に屈折する光線が増加する。その結果、本実施の形態の面光源装置200が備える配光制御素子6から出射する光線は、+y軸方向よりも−y軸方向に強く配光される。なお、前提技術に示した面光源装置300のように、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2とが一致している場合、+y軸方向のベクトル成分を有して光源7から出射する光線は、配光制御素子6を透過した後も、+y軸方向に伝搬する。
上記のように−y軸方向に強い配光分布を有するよう光源7と配光制御素子6とが表面81に配置された保持基板8は、反射部5の主面51にて規定される面内において、中心面Bよりも+y軸方向に配置される。中心面Bよりも+y軸方向に保持基板8が配置されることよって、−y軸方向の配光が弱くなり得るが、面光源装置200は、上記のように−y軸方向に強い配光分布を有する。つまり、面光源装置200は、光源7の第1光軸C1を配光制御素子6の第2光軸C2からずらすことによって、y軸方向の配光の不均一性を補償する。面光源装置200は、以上のようにして全体的な配光バランスを整えることができる。
(効果)
以上をまとめると、本実施の形態における面光源装置200は、第1光軸C1を含み、第1光軸C1の方向に光を出射する光源7と、光源7が表面81に配置される保持基板8と、第2光軸C2を含み、光源7を覆って保持基板8の表面81側に配置され、光源7から出射する光の伝搬方向を変更する配光制御素子6と、主面51を含み、保持基板8と配光制御素子6とが主面51で規定される面内に配置され、配光制御素子6から出射する光を反射する反射部5とを備える。そして、光源7の第1光軸C1が、配光制御素子6の第2光軸C2からずれている。
以上をまとめると、本実施の形態における面光源装置200は、第1光軸C1を含み、第1光軸C1の方向に光を出射する光源7と、光源7が表面81に配置される保持基板8と、第2光軸C2を含み、光源7を覆って保持基板8の表面81側に配置され、光源7から出射する光の伝搬方向を変更する配光制御素子6と、主面51を含み、保持基板8と配光制御素子6とが主面51で規定される面内に配置され、配光制御素子6から出射する光を反射する反射部5とを備える。そして、光源7の第1光軸C1が、配光制御素子6の第2光軸C2からずれている。
以上のような構成により、面光源装置200は、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2を偏心した配置を備えることで、任意の方向に偏った配光分布を形成することができる。面光源装置200は、反射部5の主面51で規定される面内における光源7および配光制御素子6の配置に応じて、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2とをずらし、面状の光の均一性を向上させることができる。例えば、構造上の制約で面光源装置の中心近くに、配光制御素子や光源を配置できない場合においても、本実施の形態の面光源装置200は、全体の輝度分布の均一化が可能である。または、例えば、光源7が反射部5の主面51で規定される面内の一部にしか配置されない場合においても、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2とをずらすことにより、面光源装置200は、面状の光の均一性を向上させることができる。このように、面光源装置200は、光源7または配光制御素子6の配置に、従来よりも高い自由度を有しながら、面状の光の均一性を向上させることができる。また、面光源装置200は、配光制御素子6の光出射面62を透過した光線と、光出射面62にて反射した光線の両方を用いて面状の光の均一性を向上させることができる。また、本実施の形態の面光源装置200は、液晶表示装置100のバックライト以外に、例えば、部屋の照明等で用いられる照明装置としても利用できる。また、面光源装置200は、例えば、写真などを裏面側から照明する広告表示装置などにも利用できる。
また、本実施の形態における面光源装置200において、保持基板8は、保持基板8の中心が反射部5の主面51で規定される面内の中心から外れるよう配置される。このような構成により、面光源装置200は、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2との配置に応じて、配光制御素子6から出射する光線に偏った配光分布を形成することができる。さらに、面光源装置200が備える光源7と配光制御素子6とが反射部5の中央に配置されない場合、または中央に対し対称に配置しない場合においても、面光源装置200は、従来よりも簡易な構成で、面光源装置200の光出射面から出射する面状の光の均一性を向上させることができる。
また、本実施の形態における面光源装置200は、保持基板8の表面81に、離散的に配置される複数の光源7をさらに備える。保持基板8は、複数の光源7が配列される方向に長手を有し、配光制御素子6は、平面視において、第2光軸C2が保持基板8の長手の方向に平行な直線に一致するよう配置される。各光源7は、保持基板8の長手の方向に平行なその直線に対し片側に偏って保持基板8の表面81に配置される。このような構成により、面光源装置200は、複数の光源7の配置に応じて、配光制御素子6から出射する光線に偏った配光分布を形成することができる。さらに、面光源装置200は、面光源装置200から出射する面状の光の均一性を向上させることができる。
また、本実施の形態における面光源装置200において、保持基板8の長手の方向に平行な直線は、保持基板8の表面81の面内中心を通る中心軸Aである。このような構成により、面光源装置200は、保持基板8または光源7の配置に応じて、配光制御素子6から出射する光線に偏った配光分布を形成することができる。さらに、面光源装置200は、面光源装置200から出射する面状の光の均一性を向上させることができる。
また、本実施の形態における面光源装置200が備える配光制御素子6は、複数の光源7が配列される方向に長い棒形状を有し、複数の光源7が配列される方向に対し直交する面にて凸状の曲率を有するシリンドリカル面を含む光出射面62と、複数の光源7が配列される方向に沿って延在し複数の光源7を覆う凹状の曲面または平面を含む光入射面61とを含み、配光制御素子6の第2光軸C2は、光出射面62と光入射面61とが延在する方向に連続する面状の光軸である。このような構成により、面光源装置200は、配光制御素子6から出射する光線に偏った面状の配光分布を形成することができ、さらに、面光源装置200から出射する面状の光の均一性を向上させることができる。
また、本実施の形態における液晶表示装置100は、面光源装置200と液晶パネル1とを備える。液晶パネル1は、面光源装置200の拡散板4より出射する面状の光を入射し、画像光に変換して出射する。このような構成により、液晶表示装置100は、均一性が従来よりも向上した面光源装置200によって液晶パネル1を照明することができる。その結果、液晶表示装置100は、従来よりも高い映像品質を実現することができる。
(実施の形態の変形例1)
実施の形態の変形例1における面光源装置について説明する。上記の実施の形態と同様の構成は説明を省略する。上記の実施の形態にも示したように、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2との相対的な位置関係が重要である。つまり、光源7の第1光軸C1が、配光制御素子6の第2光軸C2からずれることにより、面光源装置200は、配光制御素子6から出射する光線に偏った配光分布を形成することができる。そして、その偏る光線の光量は、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2との距離に関係し、また、その偏る光線の方向は、配光制御素子6の第2光軸C2に対する光源7の第1光軸C1の方向に関係する。
実施の形態の変形例1における面光源装置について説明する。上記の実施の形態と同様の構成は説明を省略する。上記の実施の形態にも示したように、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2との相対的な位置関係が重要である。つまり、光源7の第1光軸C1が、配光制御素子6の第2光軸C2からずれることにより、面光源装置200は、配光制御素子6から出射する光線に偏った配光分布を形成することができる。そして、その偏る光線の光量は、光源7の第1光軸C1と配光制御素子6の第2光軸C2との距離に関係し、また、その偏る光線の方向は、配光制御素子6の第2光軸C2に対する光源7の第1光軸C1の方向に関係する。
図11は、本変形例1における面光源装置201の光源7の周辺を示す断面図である。面光源装置201が備える各光源7は、第1光軸C1が保持基板8の長手の方向に平行な直線を通過するよう配置される。本実施の形態においては、その直線は保持基板8の中心軸Aである。図示は省略するが、+z方向からx−y平面を観察する平面視において第1光軸C1が保持基板8の中心軸Aに一致するよう光源7は、保持基板8の表面に配置される。一方で、配光制御素子6は、第2光軸C2が保持基板8の中心軸Aに一致しないよう配置される。つまり、面光源装置201において、光源7の第1光軸C1は、配光制御素子6の第2光軸C2に一致しない。なお、本変形例1では、保持基板8の長手の方向に平行な直線は中心軸Aである例を示したが、これは一例であり、保持基板8の長手の方向に平行な基準となる基準線であればよい。
反射部5の主面51で規定される面内における保持基板8の配置は実施の形態と同様であり図4に示す通りである。
このような構成を備える面光源装置201においては、配光制御素子6の第1光軸C1に対し、第2光軸C2がずれた方向とは反対方向に屈折する光線が多くなる。よって、配光制御素子6から出射する光線は、+y軸方向よりも−y軸方向に強く配光される。面光源装置201は、保持基板8が反射部5の中心面Bよりも+y軸方向に偏って配置されることによって生じ得る配光の偏りを、配光制御素子6の配置によって、その配光の不均一性を補償する。面光源装置200は、以上のようにして全体的な配光バランスを整えることができる。
以上をまとめると、本変形例1における面光源装置201は、保持基板8の表面81に、離散的に配置される複数の光源7をさらに備える。保持基板8は、複数の光源7が配列される方向に長手を有し、各光源7は、第1光軸C1が保持基板8の長手の方向に平行な直線を通過するよう保持基板8の表面81に配置される。配光制御素子6は、平面視において、第2光軸C2が保持基板8の長手の方向に平行なその直線に対し片側に偏って配置される。このような構成により、面光源装置200は、保持基板8または光源7の配置に応じて、配光制御素子6から出射する光線に偏った配光分布を形成することができる。
また、本変形例1における面光源装置201において、保持基板8の長手の方向に平行な直線は、保持基板8の表面81の面内中心を通る中心軸Aである。このような構成により、面光源装置200は、保持基板8または光源7の配置に応じて、配光制御素子6から出射する光に偏った配光分布を形成することができる。さらに、面光源装置200は、面光源装置200から出射する面状の光の均一性を向上させることができる。
(実施の形態の変形例2)
実施の形態の変形例2における面光源装置について説明する。上記の実施の形態と同様の構成は説明を省略する。上記の実施の形態では、面光源装置200が備える各光源7は、保持基板8の長手の方向に平行な直線上に配置される例を示した。しかし、光源7が直線上に配置されることは本発明の効果を奏する必須条件ではない。図12は、本変形例2の面光源装置が備える複数の光源7の配置を示す。光源7は、千鳥配置つまりジグザグ状に配置される。そして、図示は省略するが、複数の光源7からなる一群の配置の重心が、保持基板8の中心軸Aに対し片側に、本実施の形態においては、−y軸方向に偏っている。面光源装置がこのような構成を備える場合も、上記の実施の形態と同様の効果を奏する。また、複数の光源7のうち一部は、例えば、図12において、+y軸方向に配置されても、その複数の光源7の一群の重心が、−y軸方向に偏っていれば、上記の効果を奏する。なお、複数の光源7の配置は、一群の重心が偏ればよく、例えばランダムであっても良い。
実施の形態の変形例2における面光源装置について説明する。上記の実施の形態と同様の構成は説明を省略する。上記の実施の形態では、面光源装置200が備える各光源7は、保持基板8の長手の方向に平行な直線上に配置される例を示した。しかし、光源7が直線上に配置されることは本発明の効果を奏する必須条件ではない。図12は、本変形例2の面光源装置が備える複数の光源7の配置を示す。光源7は、千鳥配置つまりジグザグ状に配置される。そして、図示は省略するが、複数の光源7からなる一群の配置の重心が、保持基板8の中心軸Aに対し片側に、本実施の形態においては、−y軸方向に偏っている。面光源装置がこのような構成を備える場合も、上記の実施の形態と同様の効果を奏する。また、複数の光源7のうち一部は、例えば、図12において、+y軸方向に配置されても、その複数の光源7の一群の重心が、−y軸方向に偏っていれば、上記の効果を奏する。なお、複数の光源7の配置は、一群の重心が偏ればよく、例えばランダムであっても良い。
以上をまとめると、本実施の形態の変形例2における面光源装置は、各光源7は、複数の光源7からなる一群の配置の重心が、保持基板8の長手の方向に平行な直線に対し片側に偏って保持基板8の表面81に配置される。このような構成により、面光源装置は、配光制御素子6から出射する光に、複数の光源7の配置に応じて、偏った配光分布を形成することができる。
また、本変形例2における面光源装置が備える複数の光源7は、ジグザグ状に配置される。このような構成により、面光源装置は、配光制御素子6から出射する光に、複数の光源7の配置に応じて、偏った配光分布を形成することができる。
(配光制御素子の変形例)
上記の実施の形態では、配光制御素子6は、図2および図3に示すように、棒状の形状を有し、複数の光源7を覆うように配置された光学素子であった。しかし、配光制御素子6は、棒形状の光学素子に限られない。本発明に係る面光源装置は、1つの光源に1つの配光制御素子、例えば半球状のレンズを取り付けても上記の実施の形態と同様の効果を奏する。しかし、各光源に対し個別の配光制御素子を備える面光源装置では、配光制御素子の設置個数が多くなる。また、その製造工程において、各光源に各配光制御素子(レンズ)を固定する必要があり工程数が増加する。
上記の実施の形態では、配光制御素子6は、図2および図3に示すように、棒状の形状を有し、複数の光源7を覆うように配置された光学素子であった。しかし、配光制御素子6は、棒形状の光学素子に限られない。本発明に係る面光源装置は、1つの光源に1つの配光制御素子、例えば半球状のレンズを取り付けても上記の実施の形態と同様の効果を奏する。しかし、各光源に対し個別の配光制御素子を備える面光源装置では、配光制御素子の設置個数が多くなる。また、その製造工程において、各光源に各配光制御素子(レンズ)を固定する必要があり工程数が増加する。
一方で、上記の実施の形態に記載した面光源装置200は、列状に並べられた複数の光源7に対し、その光源7の個数よりも少ない数の配光制御素子6を備えることができる。例えば、棒状の配光制御素子6は1つでよい。このように、面光源装置200は、配光制御素子6の使用個数を減らすことができる。また、その装着工程は、1列に並べられた複数の光源7に対して、1つの配光制御素子6を固定するだけでよく、接着等の固定作業が容易である。
面光源装置200が備える配光制御素子6は、棒状の形状を有するため、押出成形によって製造することができる。押出成形による製造方法は、配光制御素子6の長さを自由に変えることができる。例えば、液晶表示装置100の大きさが異なる場合でも、同じ金型を用いて、長さだけを変更した配光制御素子6の製造し、面光源装置へ実装することができる。光源7の数の増減に対して、配光制御素子6の金型の変更は不要である。配光制御素子6は、面光源装置200の仕様の変更に対する汎用性が高い。光源7の設置個数を変えるだけで、面光源装置200の輝度を調整することが可能である。このため、最適な光源7の設置個数と配置を有する面光源装置200の作製が可能である。
また、配光制御素子6は透明材料であるが、拡散材を含む材料であっても良い。配光制御素子6に入射した光線は、拡散材により光線は拡散され、進行方向を変える。配光制御素子6の内部を進む光線は、ランダムな方向に進行方向が変更される。進行方向を変更された光線は、配光制御素子6の光出射面62に達する。配光制御素子6の光出射面62から出射する光は、広い範囲を照射することができる。
また、配光制御素子6の光入射面61又は光出射面62に、微小な凹凸形状が形成されていてもよい。その凹凸形状は、必ずしも光入射面61及び光出射面62の全域に形成される必要はない。例えば、凹凸形状は光入射面61のみに形成されても良い。また、例えば、凹凸形状は、光出射面62の一部の領域のみに形成されても良い。つまり、凹凸形状は、光入射面61又は光出射面62の一部の領域に設けられる構成であってもよい。また、凹凸形状は、全ての領域において同一の粗さにする必要はない。例えば、光入射面61の凹凸形状が、光出射面62の凹凸形状よりも小さくても良い。
凹凸形状に入射した光線は、進行方向がランダムに変わる。よって、凹凸形状を有する配光制御素子6は明線を緩和することが可能である。「明線」とは、面光源装置200の光出射面(拡散板4)上に、線状に形成される輝度の高い領域のことである。また、凹凸形状は、複数の光源7を並べて配置することで発生する面光源装置200の光出射面(拡散板4)上の輝度ムラを緩和することができる。つまり、凹凸形状は、明るい部分と暗い部分との差を緩和することができる。また、その凹凸形状により、配光制御素子6は広い範囲に光を配光し照射することができる。
ただし、上記の拡散材又は凹凸形状による光の拡散の程度は、光入射面61及び光出射面62における光線の屈折の程度に比べて小さい必要がある。なぜなら、拡散材又は凹凸形状による光の散乱が支配的となった場合、配光制御素子6の光入射面61および光出射面62において、光線を設計どおりに屈折させ、配光することが難しくなるからである。光の配光は、配光制御素子6の形状に依存した屈折によって、面光源装置200の光出射面つまり拡散板4に向けられる。そのため、拡散材や凹凸形状による光の拡散の効果が増すと、光源7の配置位置近くの輝度は高く、光源から離れるにつれて輝度が低くなる可能性がある。
上述の各実施の形態においては、部品間の位置関係もしくは部品の形状を示すために、「平行」や「垂直」などの用語を用いている。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含む。このため、請求の範囲内の部品間の位置関係もしくは部品の形状の記載は、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含む。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
1 液晶パネル、4 拡散板、5 反射部、51 主面、6 配光制御素子、61 光入射面、62 光出射面、7 光源、73h 光線、8 保持基板、81 表面、100 液晶表示装置、200 面光源装置、A 中心軸、B 中心面、C1 第1光軸、C2 第2光軸。
Claims (9)
- 第1光軸を含み、前記第1光軸の方向に光を出射する光源と、
前記光源が表面に保持される保持基板と、
第2光軸を含み、前記光源を覆って前記保持基板の表面側に配置され、前記光源から出射する光の伝搬方向を変更する配光制御素子と、
主面を含み、前記保持基板と前記配光制御素子とが前記主面で規定される面内に配置され、前記配光制御素子から出射する光を反射する反射部とを備え、
前記光源の前記第1光軸が、前記配光制御素子の前記第2光軸からずれている面光源装置。 - 前記保持基板は、前記保持基板の中心が前記反射部の前記主面で規定される面内の中心から外れて配置される請求項1に記載の面光源装置。
- 前記保持基板の前記表面に、離散的に配置される複数の前記光源をさらに備え、
前記保持基板は、前記複数の光源が配列される方向に長手を有し、
前記配光制御素子は、平面視において、前記第2光軸が前記保持基板の前記長手の方向に平行な直線に一致して配置され、
各前記光源は、前記保持基板の前記長手の方向に平行な前記直線に対し片側に偏るよう前記保持基板の前記表面に配置される請求項1または請求項2に記載の面光源装置。 - 各前記光源は、前記複数の光源からなる一群の配置の重心が、前記保持基板の前記長手の方向に平行な前記直線に対し片側に偏るよう前記保持基板の前記表面に配置される請求項3に記載の面光源装置。
- 前記複数の光源は、ジグザグ状に配置される請求項3または請求項4に記載の面光源装置。
- 前記保持基板の前記表面に、離散的に配置される複数の前記光源をさらに備え、
前記保持基板は、前記複数の光源が配列される方向に長手を有し、
各前記光源は、各前記第1光軸が前記保持基板の前記長手の方向に平行な直線を通過するよう前記保持基板の前記表面に配置され、
前記配光制御素子は、平面視において、前記第2光軸が前記保持基板の前記長手の方向に平行な前記直線に対し片側に偏って配置される請求項1または請求項2に記載の面光源装置。 - 前記保持基板の前記長手の方向に平行な前記直線が、前記保持基板の前記表面の面内中心を通る中心軸である請求項3から請求項6のいずれか一項に記載の面光源装置。
- 前記配光制御素子は、前記複数の光源が配列される方向に長い棒形状を有し、前記複数の光源が配列される方向に対し直交する面にて凸状の曲率を有するシリンドリカル面を含む光出射面と、前記複数の光源が配列される方向に沿って延在し前記複数の光源を覆う凹状の曲面または平面を含む光入射面とを含み、
前記配光制御素子の前記第2光軸は、前記光出射面と前記光入射面とが延在する方向に連続する面状の光軸である請求項3から請求項7のいずれか一項に記載の面光源装置。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出射する面状の光を画像光に変換する表示パネルとを備える表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016208456A JP2018073497A (ja) | 2016-10-25 | 2016-10-25 | 面光源装置および表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016208456A JP2018073497A (ja) | 2016-10-25 | 2016-10-25 | 面光源装置および表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018073497A true JP2018073497A (ja) | 2018-05-10 |
Family
ID=62112832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016208456A Pending JP2018073497A (ja) | 2016-10-25 | 2016-10-25 | 面光源装置および表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018073497A (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011517028A (ja) * | 2008-04-03 | 2011-05-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 天井又はキャノピの下のスペースを照らすための照明装置、及び斯様なスペースを照明する方法 |
JP2012089341A (ja) * | 2010-10-19 | 2012-05-10 | Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd | バックライトユニット及びそれを備える液晶表示装置 |
JP2012118382A (ja) * | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd | 液晶表示装置 |
WO2012096203A1 (ja) * | 2011-01-12 | 2012-07-19 | シャープ株式会社 | 照明装置および表示装置 |
JP2016062765A (ja) * | 2014-09-18 | 2016-04-25 | シャープ株式会社 | 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置 |
-
2016
- 2016-10-25 JP JP2016208456A patent/JP2018073497A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011517028A (ja) * | 2008-04-03 | 2011-05-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 天井又はキャノピの下のスペースを照らすための照明装置、及び斯様なスペースを照明する方法 |
JP2012089341A (ja) * | 2010-10-19 | 2012-05-10 | Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd | バックライトユニット及びそれを備える液晶表示装置 |
JP2012118382A (ja) * | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd | 液晶表示装置 |
WO2012096203A1 (ja) * | 2011-01-12 | 2012-07-19 | シャープ株式会社 | 照明装置および表示装置 |
JP2016062765A (ja) * | 2014-09-18 | 2016-04-25 | シャープ株式会社 | 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3187635U (ja) | 薄型直下型ledバックライトモジュール | |
US10473977B2 (en) | Surface light source apparatus comprising a light-distribution control element having a diffusion part and liquid crystal display having the same | |
JP2013182731A (ja) | 照明モジュール、及びこれを備えた照明装置 | |
TW201132893A (en) | Lighting device | |
JP2018037257A (ja) | 面光源装置および液晶表示装置 | |
WO2016194798A1 (ja) | 面光源装置および液晶表示装置 | |
US10539825B2 (en) | Planar light source apparatus, display apparatus, and method of manufacturing planar light source apparatus | |
JP5704374B2 (ja) | 照明器具 | |
JP6362792B2 (ja) | 面光源装置および液晶表示装置 | |
TWI516807B (zh) | 透鏡與直下式光源模組 | |
JP6837331B2 (ja) | 面光源装置、表示装置および面光源装置の製造方法 | |
US10247984B2 (en) | Backlight module | |
US10788708B2 (en) | Planar light source device and liquid crystal display device | |
JP2018073497A (ja) | 面光源装置および表示装置 | |
JP6793520B2 (ja) | 面光源装置および表示装置 | |
JP6799976B2 (ja) | 面光源装置および表示装置 | |
JP6824025B2 (ja) | 面光源装置、表示装置および面光源装置の製造方法 | |
JP2019169420A (ja) | 面光源装置および液晶表示装置 | |
JP2018092859A (ja) | 面光源装置および表示装置 | |
JP2019192532A (ja) | 面光源装置および液晶表示装置 | |
WO2018135559A1 (ja) | 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置 | |
WO2012147946A1 (ja) | 照明装置 | |
JP2019204693A (ja) | 面光源装置および液晶表示装置 | |
JP2012146426A (ja) | 照明装置及びこれを備える液晶表示装置 | |
JP2017091939A (ja) | 面光源装置および液晶表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190725 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200422 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200526 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20201117 |